Подводная лодка — это замкнутый мир под толщей воды. Там нет ни окон, ни ветра, только металл, тишина и десятки людей, отрезанных от поверхности на долгие недели. Даже такие элементарные вещи, как питьевая вода и воздух, здесь недоступны в привычном понимании. Они жизненно необходимы, но ими невозможно запастись в достаточном количестве – этого не позволяет сделать отсутствие свободного места и серьёзные ограничения по грузоподъёмности. Так как же экипажу удаётся работать в столь неподходящих для жизни условиях, и откуда они берут воздух и питьевую воду?
1. Дышать под водой
Старая установка регенерации воздуха
Первый закономерный вопрос о подводной лодке — чем здесь вообще дышат. Закачанного перед погружением воздуха хватает ненадолго. Уже через несколько часов концентрация углекислого газа растёт, а уровень кислорода падает. Чтобы не допустить этого, на борту работают установки, поддерживающие атмосферу почти такой же, как на поверхности. Главная их задача — добавить кислород и убрать углекислый газ. В старых лодках с этим боролись примитивно: кассеты с гидроксидом лития впитывали углекислый газ, а кислород восполняли за счёт так называемых кислородных свечей — металлических патронов с хлоратом натрия. Их поджигали, и при высокой температуре вещество выделяло кислород.
Установка западного образца
На современных подлодках решают эту проблему куда изящнее. На них воздух очищают системы регенерации, а кислород создаётся прямо на борту — из воды. Поэтому экипаж больше не зависит от запасов в баллонах: пока работает энергетическая установка, лодка способна обеспечивать себя дыхательной смесью практически бесконечно.
2. Как превратить воду в воздух
Процесс электролиза воды
На современных подводных лодках кислород делают на месте, из воды при помощи электролиза: под действием электрического тока молекулы воды распадаются на кислород и водород. Получившийся кислород направляется в систему вентиляции, а водород безопасно сбрасывается за борт. Процесс происходит непрерывно под контролем автоматики, ведь состав воздуха в отсеках должен оставаться стабильным до тысячных долей процента. По сути, это компактная химическая фабрика. Для её работы нужна энергия, и на атомных лодках её даёт реактор, тогда как на дизель-электрических — аккумуляторы или дизель-генераторы при всплытии. Их производительность впечатляющая: они способны ежедневно вырабатывать сотни литров кислорода, достаточных для экипажа из нескольких десятков человек.
Окружающая вода - бесконечный источник кислорода
Сами аппараты закрыты в прочных блоках и оснащены множеством датчиков, следящих за температурой, давлением и чистотой газов. На ранних подлодках с этим было сложно: иногда приходилось сбрасывать водород вручную, рискуя нарушить тишину и демаскировать лодку. Современная техника делает всё автоматически, она исключает утечки и обеспечивает полную изоляцию. Интересно, что электролизная установка точно рассчитывает количество произведённого кислорода. Когда расход воздуха растёт, система увеличивает мощность, а при отдыхе или переходе в тихий режим снижает выработку. В результате атмосфера на борту остаётся удивительно стабильной, даже когда лодка неделями не поднимается к поверхности.
3. Пресная вода из солёного моря
Лабораторная установка вакуумной дистилляции
Под водой каждый литр пресной воды на счету. Её нельзя просто набрать из океана — морская соль быстро выведет из строя организм и технику. Поэтому ещё с первых поколений подлодок инженеры искали способ превращать солёную воду в пригодную для питья. Самое простое решение — дистилляция. Вода кипятится, пар конденсируется на холодных поверхностях, и в итоге получается чистая жидкость, лишённая солей и примесей. На старых дизельных подлодках тепло для этого брали прямо от двигателей. На атомных лодках всё устроено иначе. Там применяются специальные дистилляторы, работающие под вакуумом, где вода закипает при низкой температуре и быстро превращается в пар. Такой способ экономит энергию и даёт больше воды, а риск образования накипи или коррозии значительно меньше. Кроме того, часть полученной пресной воды идёт в электролизные установки, где из неё производят кислород.
Бытовой обратный осмос
На современных лодках всё чаще используют обратный осмос, при котором морская вода проходит через мембраны, задерживающие все растворённые соли. Это почти бесшумный процесс, что особенно важно на боевых субмаринах. Опреснительная установка размером с небольшой шкаф способна ежедневно выдавать сотни литров чистой воды, причём качество часто оказывается выше, чем у воды из-под крана на поверхности. Чтобы сэкономить запасы, на борту жёстко нормируют расход: душ — считанные литры, стирка и умывание по расписанию. Но даже при такой экономии системы работают настолько эффективно, что подлодка может неделями обходиться без внешних поставок.
4. Почти замкнутая экосистема
Экипаж бесконечно можно снабжать воздухом и водой
Работа подводной лодки – хороший пример почти замкнутого цикла жизнедеятельности. Вода используется экипажем для питья, из неё делают кислород, также часть опреснённой воды уходит в системы охлаждения и регенерации. Это не полностью закрытая экосистема, но в каком-то смысле лодка действительно живёт сама по себе, используя океан вокруг как источник сырья. Внутри состав атмосферы тщательно поддерживается: слишком мало кислорода — человек теряет концентрацию, слишком много — растёт риск пожара. Чтобы не допустить ни того, ни другого, датчики следят за составом воздуха круглосуточно, системы регенерации регулируют поток газов, а управляют всем этим бортовые системы. Атмосфера на борту по составу очень близка к земной, хоть и кажется чуть более тяжёлой из-за постоянной работы фильтров и кондиционеров.
Современная подлодка - контролируемая среда для жизни
На старых подлодках всё было проще и жёстче. Воздух мог пахнуть дизелем, маслом и металлом, а при долгом погружении становилось труднее дышать из-за накопления углекислого газа и влажности. Современные лодки избавлены от этого. В них воздух сухой, чистый и постоянно обновляется, пусть и не за счёт открытых люков, а благодаря химии и инженерии. При этом ощущения экипажа напрямую зависят от состояния систем. Если нарушается баланс газов, люди замечают это сразу: у них появляется сонливость, головная боль, а у некоторых меняется вкус пищи. Поэтому контроль атмосферы здесь так же важен, как и контроль глубины.
Комментарии (0)